РАСЧЕТ ТОКА ЧЕРЕЗ ЭМИТТЕРНЫЙ ПЕРЕХОД
ИНЖЕКЦИОННЫЙ ТОК (ток в идеальном транзисторе) Будем считать, что вне области объемного заряда эмиттерного перехода электрическое поле отсутствует. Тогда ток инжектированных в базу дырок только процессом диффузии. Запишем первый закон Фика для диффузии дырок в базе: , (1) где Jp – плотность потока дырок, Dp – коэффициент диффузии дырок, p – их концентрация. Умножив правую и левую части формулы (I) на величину заряда дырки q (он равен элементарному заряду), получим выражение для дырочной составляющей плотности тока: . (2) Пренебрежем процессом рекомбинации дырок при их движении по базе транзистора и будем считать, что дырки движутся от эмиттера к коллектору по прямой вдоль оси х. Для данного одномерного идеализированного случая уравнение (2) примет вид:
. (3) Причем êgrad pê можно принять равным . (4) Здесь L – толщина базы транзистора, p1 – концентрация дырок в базе на границе с эмиттерным переходом, p2 – концентрация дырок на границе с коллекторным переходом. Коллекторный переход включен в обратном направлении и втягивает дырки. Поэтому концентрация дырок вблизи коллекторного перехода мала, и ей можно пренебречь: (5)
Эмиттерный переход включен в прямом направлении и концентрация дырок, преодолевших потенциальный барьер эмиттерного перехода, зависит от напряжения в этом переходе: , 6) где pno – равновесное значение концентрации не основных носителей (дырок) в базе, k – постоянная Больцмана, Т – температура. Подставим (4),(5),(6) в (3). Тогда для плотности дырочного тока получим:
(7)
Чтобы найти силу тока, умножим плотность тока на площадь эмиттерного перехода SЭ. Окончательно для эмиттерного тока, обусловленного только инжекцией дырок (тока идеального транзистора) получим: (8)
Обозначим : . (9)
Тогда . (10)
Прологарифмируем (10)
(11)
Выражение (11) – это уравнение прямой линии в координатах
Угловой коэффициент этой прямой (тангенс угла наклона) равен единице.
РЕКОМБИНАЦИОННЫЙ ТОК Рекомбинация встречных потоков дырок и электронов обычно происходит вблизи середины р-n -перехода на ловушках. Концентрация дырок вблизи середины р-n -перехода определится выражением: . (12) Обозначим DN – число пар носителей заряда, рекомбинирующих в эмиттерном переходе за единицу времени. Его можно оценить следующим образом: . (13) Здесь SЭ – площадь эмиттерного перехода, d - ширина области объемного заряда, t0 – среднее время жизни носителей заряда. При рекомбинации одной пары носителей заряда во внешней цепи пройдет заряд, равный одному элементарному заряду. Следовательно, рекомбинационный ток будет равен: . (14) Подставим в (14) выражение для концентрации дырок (12), получим: (15) Обозначим: . (16) Тогда рекомбинационная составляющая эмиттерного тока равна: . (17) Прологарифмируем (17), получим: . (18) Выражение (18) – это также уравнение прямой линии в координатах .
Угловой коэффициент этой прямой равен ½, т.е. в два раза меньше, чем в случае инжекционного тока. Используя (18) и (10), можно найти отношение рекомбинационного тока к диффузному: . (19)
Из формулы (19) видно, что с увеличением напряжения Uэб доля рекомбинационной составляющей уменьшается. Отношение I*/Is различно для разных типов полупроводников. В кремниевых транзисторах и диодах при малых прямых напряжениях, как правило преобладает рекомбинационная составляющая, а в германиевых – инжекционная.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (981)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |